JP2022053137A - ハニカム構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 通電加熱して使用した際に電極部又はハニカム構造部にクラックが生じにくく、電極部の剥離も生じにくいハニカム構造体を提供する。【解決手段】 多数のセルを区画形成するセル隔壁と外周壁とを有するハニカム基材と、上記外周壁に設けられた電極部と、を備えるハニカム構造体であって、上記電極部の１つは、給電部と、上記給電部に接続された連続した導体である導体部と空白部とからなり、上記電極部は、上記導体部がすべて含まれる最小面積の長方形の領域であり、上記長方形の面積に対する、上記導体部の面積の割合が４０～８０％であることを特徴とするハニカム構造体。【選択図】 図１

Description

本発明は、ハニカム構造体に関する。

エンジンから排出された排ガス中に含まれる有害物質を浄化するため、排気管の経路には、排ガス浄化が可能な触媒を担持したハニカム基材を備える排ガス浄化装置が設けられている。
排ガス浄化装置による有害物質の浄化効率を高めるためには、排ガス浄化装置の内部の温度を触媒活性化に適した温度（以下、触媒活性化温度ともいう）に維持する必要がある。

しかし、排ガス浄化装置を構成するハニカム基材を直接加熱する手段を備えていない車両では、車両が運転を開始した直後には、排ガスの温度が低いため、排ガス浄化装置の内部の温度が触媒活性化温度まで達せず、有害物質の排出を有効に防止することが難しかった。
また、ハイブリッド車両で、上記ハニカム基材を直接加熱する手段を備えていないものでは、モータが稼働し、エンジンが停止している際には、排ガス浄化装置内部の温度が低下し、触媒活性化温度より低い温度になってしまうことがある。この場合も有害物質の排出を有効に防止することが難しかった。

このような問題を解消するために、ハニカム基材自体を通電により発熱する発熱体とし、必要な場合に、排ガス浄化装置内部の温度を触媒活性化温度以上の温度とする発明が、特許文献１に開示されている。
すなわち、特許文献１には、流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と最外周に位置する外周壁とを有する筒状のハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部とを備え、前記ハニカム構造部の電気抵抗率が、１～２００Ωｃｍであり、前記一対の電極部のそれぞれが、前記ハニカム構造部のセルの延びる方向に延びる帯状に形成され、前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記一対の電極部における一方の前記電極部が、前記一対の電極部における他方の前記電極部に対して、前記ハニカム構造部の中心を挟んで反対側に配設され、前記一対の電極部の熱容量の合計が、外周壁全体の熱容量の２～１５０％であるハニカム構造体が開示されている。

国際公開第２０１２／０８６８１４号

特許文献１では、電極部の熱容量をハニカム構造部の熱容量の２～１５０％にすることで耐熱衝撃性に優れたハニカム構造体とすることができるとされている。
電極部の熱容量を調整する手段としては、電極部の厚さの変更、電極部の気孔率の変更、電極部の電気抵抗率の変更といった手段が挙げられている。
しかしながら、特許文献１では、電極部の形状としてハニカム構造部のセルの延びる方向に延びる帯状のものだけが挙げられている。

電極部及びハニカム構造部には電流を流すため、それぞれに望まれる抵抗値の範囲が決まっている。電極部の形状を帯状として、電極部に望まれる抵抗値の範囲を満たすようにすると、ハニカム構造部の外周壁と電極部との熱膨張係数の差に起因して、電極部又はハニカム構造部にクラックが生じたり、電極部がハニカム構造部の外周壁から剥離するという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされた発明であり、本発明は、通電加熱して使用した際に電極部又はハニカム構造部にクラックが生じにくく、電極部の剥離も生じにくいハニカム構造体を提供することを目的とする。

本発明のハニカム構造体は、
多数のセルを区画形成するセル隔壁と外周壁とを有するハニカム基材と、
上記外周壁に設けられた電極部と、を備えるハニカム構造体であって、
上記電極部の１つは、給電部と、上記給電部に接続された連続した導体である導体部と空白部とからなり、上記電極部は、上記導体部がすべて含まれる最小面積の長方形の領域であり、
上記長方形の面積に対する、上記導体部の面積の割合が４０～８０％であることを特徴とする。

本発明のハニカム構造体では、１つの電極部に給電部と導体部と空白部が存在する。
長方形の領域である電極部の面積が大きいと、通電される面が広くなるのでハニカム構造体内における均熱性が高まる。この観点からは電極部の面積は大きいほうが好ましい。
一方、電極部の面積が大きいと、ハニカム基材と電極部の熱膨張係数差により電極部に加わる応力が大きくなるので、実際に電極部がハニカム基材に接している面積、すなわち導体部の面積はある程度小さくすることが好ましい。
このような観点から、本発明のハニカム構造体では、電極部内に空白部を設けて、電極部の面積は大きくしつつ、導体部の面積を小さくしている。
具体的には、電極部である長方形の面積に対して導体部の面積の割合を４０～８０％としている。
このように導体部の面積を定めることによって、通電加熱して使用した際に、電極部又はハニカム基材にクラックが生じにくく、電極部の剥離も生じにくいハニカム構造体とすることができる。

本発明のハニカム構造体では、上記電極部の形状が、長方形の導体部から、空白部の図形を抜いた形状であることが好ましい。
また、上記電極部の形状が、長方形の導体部から、上記給電部を中心として放射状に空白部の図形を抜いた形状であることが好ましい。

このような形状であると、電極部の外周となる長方形部分の広さに応じて、ハニカム構造体内における均熱性を確保することができる。また、空白部を設けることによりハニカム基材と電極部の熱膨張係数差により電極部に加わる応力を減少させることができる。

本発明のハニカム構造体では、上記電極部の形状が、上記給電部を中心として上記導体部が放射状に伸びた形状であることが好ましい。

このような形状であると、導体部を放射状に伸ばすことによってハニカム構造体の広い範囲における均熱性を確保することができる。また、導体部の間がある程度の広さを持った空白部となるので、ハニカム基材と電極部の熱膨張係数差により電極部に加わる応力をより減少させることができる。

本発明のハニカム構造体では、上記導体部の面積が、上記電極部１つあたり２４～４８ｃｍ^２であることが好ましい。
導体部の面積が上記範囲内であると、ハニカム基材と電極部の熱膨張係数差により電極部に加わる応力が大きくないため、通電加熱して使用した際に、電極部又はハニカム基材にクラックがより生じにくく、電極部の剥離もより生じにくいハニカム構造体とすることができる。

本発明のハニカム構造体では、上記導体部の厚さが２５～１０００μｍであることが好ましい。
導体部の厚さが上記範囲内であると導体部の抵抗が大きくならないので、導体部の抵抗がハニカム基材への通電を妨げることが防止される。

本発明のハニカム構造体では、上記電極部の比抵抗は１Ωｃｍ以下であることが好ましい。
電極部の比抵抗が上記範囲内であると、ハニカム基材への通電を妨げることが防止される。

本発明のハニカム構造体では、上記導体部を構成する材料の熱膨張係数と、上記ハニカム基材を構成する材料の熱膨張係数の差が２．０×１０^－６／Ｋ～１０．０×１０^－６／Ｋであることが好ましい。
上記熱膨張係数の差が大きすぎるとハニカム基材と導体部の熱膨張係数差により導体部又はハニカム基材にクラックが生じたり、導体部がハニカム基材から剥離しやすくなるので、熱膨張係数の差を上記のような範囲にすることにより、導体部又はハニカム基材にクラックがより生じにくく、導体部の剥離もより生じにくいハニカム構造体とすることができる。

図１は、本発明のハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、電極部の形状の例を模式的に示す上面図である。 図３は、電極部の形状の別の一例を模式的に示す上面図である。 図４は、電極部の形状の別の一例を模式的に示す上面図である。 図５は、電極部の形状の別の一例を模式的に示す上面図である。 図６は、電極部の形状の別の一例を模式的に示す上面図である。 図７は、電極部の形状の別の一例を模式的に示す上面図である。 図８は、電極部の形状の別の一例を模式的に示す上面図である。 図９は、電極部の形状の別の一例を模式的に示す上面図である。 図１０は、電極部の形状の別の一例を模式的に示す上面図である。 図１１は、電極部の形状の別の一例を模式的に示す上面図である。 図１２は、電極部の形状の別の一例を模式的に示す上面図である。 図１３は、電極部の形状の別の一例を模式的に示す上面図である。 図１４は、電極部の形状の別の一例を模式的に示す上面図である。

（発明の詳細な説明）
［ハニカム構造体］
以下、本発明のハニカム構造体について説明する。
本発明のハニカム構造体は、
多数のセルを区画形成するセル隔壁と外周壁とを有するハニカム基材と、
上記外周壁に設けられた電極部と、を備えるハニカム構造体であって、
上記電極部の１つは、給電部と、上記給電部に接続された連続した導体である導体部と空白部とからなり、上記電極部は、上記導体部がすべて含まれる最小面積の長方形の領域であり、
上記長方形の面積に対する、上記導体部の面積の割合が４０～８０％であることを特徴とする。

図１は、本発明のハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図である。
図１に示すハニカム構造体１は、ハニカム基材１０と、ハニカム基材１０の外周壁１４に設けられた電極部２０とを備える。
電極部２０は、給電部２３と、給電部２３に接続された連続した導体である導体部２１と空白部２２とからなる。

ハニカム基材１０は、多数のセル１２を区画形成するセル隔壁１３と外周壁１４とを有する。ハニカム基材１０の形状は特に限定されるものではなく、円柱状に限られず、角柱状、楕円柱状、長円柱状、丸面取りされている角柱状（例えば、丸面取りされている三角柱状）等が挙げられる。

ハニカム基材のセル隔壁の厚さは、均一であることが好ましい。具体的には、セル隔壁の厚さは、０．３０ｍｍ未満であることが好ましい。また、０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。

ハニカム基材を構成するセルの形状としては、四角柱状に限定されず、三角柱状、六角柱状等が挙げられる。
セルの形状はそれぞれ異なっていてもよいが、全て同じであることが好ましい。すなわち、ハニカム基材の長手方向に垂直な断面において、セル隔壁に囲まれたセルのサイズが同じであることが好ましい。

ハニカム基材の気孔率は、５０％以下であることが望ましい。
ハニカム基材の気孔率が５０％以下であると、高い機械的強度と排ガス浄化性能を両立させることができる。

ハニカム基材の気孔率が５０％を超えると、気孔率が高くなりすぎるため、ハニカム基材の機械的特性が劣化し、ハニカム基材を使用中、クラックや破壊等が発生し易くなる。

ハニカム基材の材質は特に限定されるものではないが、ＳｉＣ、Ｓｉ含浸ＳｉＣ、ＳｉＯ_２又はホウケイ酸塩を含む材料であることが望ましい。
ホウケイ酸塩を含む材料とは、ホウケイ酸塩粒子とＳｉ含有粒子からなるセラミックである。ＳｉＣの場合は、ハニカム基材を構成するＳｉＣにドーパントをドープすることにより、ハニカム基材を導電性とすることができ、通電によりハニカム基材を発熱させることができる。
さらに、上記材料は、ＮｉもしくはＣｒを全体に対して５重量％以下の割合で含むことが望ましい。

ハニカム基材の外周壁には電極部が設けられる。電極部は２か所以上に設けられており、各電極部にはそれぞれ給電部が設けられている。給電部を電源に接続して電極部間に電圧を印加することによりハニカム基材が発熱する。

また、セル隔壁には、排ガス浄化用の触媒が担持されていることが好ましい。セル隔壁に担持させる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属からなる三元触媒等が挙げられる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。

貴金属からなる三元触媒が担持された場合、ハニカム基材全体への貴金属の担持量は、０．１～１５ｇ／Ｌであることが好ましく、０．５～１０ｇ／Ｌであることがより好ましい。
本明細書において、貴金属の担持量とは、ハニカム基材の見掛けの体積当たりの貴金属の重量をいう。なお、ハニカム基材の見掛けの体積は、空隙の体積を含む体積であり、接着層を含む場合は接着層の体積を含むこととする。

内燃機関から排出される排ガスは、所定の温度に加熱されたハニカム基材のセルを通過することにより、触媒と接触し、浄化される。

図２は、電極部の形状の例を模式的に示す上面図である。
図２を含む、本明細書における電極部の形状の例を示す図は、ハニカム構造体の側面が曲面である場合であっても、電極部を上面視した平面図として示す。そして、当該平面図において、導体部がすべて含まれる最小面積の長方形の領域を電極部とする。
図１及び図２において、電極部２０となる長方形の領域を点線で示している。

図２に示す電極部２０は、導体部２１がすべて含まれる最小面積の長方形の領域であり、電極部２０である長方形における導体部２１以外の領域が空白部２２である。電極部２０である長方形の面積に対する導体部２１の面積の割合が４０～８０％となっている。
電極部には給電部２３が設けられ、導体部２１は給電部２３と電気的に接続された導体である。

本発明のハニカム構造体では、１つの電極部に給電部と導体部と空白部が存在する。
電極部内に空白部を設けることにより、電極部の面積は大きくしつつ、導体部の面積を小さくしている。
具体的には、電極部である長方形の面積に対して導体部の面積の割合を４０～８０％としている。
このように導体部の面積を定めることによって、通電加熱して使用した際に、電極部にクラックと剥離が生じにくいハニカム構造体とすることができる。

導体部を構成する材料は、ハニカム基材と同様の材料や導電性金属、カーボン等が挙げられる。導体部として、例えば、ＳｉＣを使用した導体部では、両者の間にＳｉの粉末を介在させ、Ｓｉが溶融する温度まで、加熱することにより、ハニカム基材と導体部とを接着させることができる。また、導電性を有する耐熱性の金属を含むペーストをハニカム基材の外周壁に塗布し、焼成することにより、導体部を形成してもよい。

給電部は棒状電極とすることが好ましい。棒状電極の材料は特に限定されるものではないが、例えば、ＳｉＣ、Ｓｉ、カーボン又はホウケイ酸塩を含む材料からなることが望ましい。上記したＳｉＣにドーパントをドープすることにより棒状電極を導電性とすることができ、また、ホウケイ酸塩にＳｉ等の導電性物質を混入させることにより、導電性とすることができ、これらの材料を棒状電極として使用することができる。

棒状電極を導体部と接着する際には、導電性接着剤で接着することにより、接合することができる。

導体部の面積は、電極部１つあたり２４～４８ｃｍ^２であることが好ましい。
導体部の面積が上記範囲内であると、ハニカム基材と電極部の熱膨張係数差により電極部に加わる応力が大きくないため、通電加熱して使用した際に、電極部にクラックと剥離がより生じにくいハニカム構造体とすることができる。

導体部の厚さは２５～１０００μｍであることが好ましい。
導体部の厚さが上記範囲内であると導体部の抵抗が大きくならないので、導体部の抵抗がハニカム基材への通電を妨げることが防止される。

電極部の比抵抗は１Ωｃｍ以下であることが好ましい。
電極部の比抵抗が上記範囲内であると、ハニカム基材への通電を妨げることが防止される。

導体部を構成する材料の熱膨張係数と、ハニカム基材を構成する材料の熱膨張係数の差が２．０×１０^－６／Ｋ～１０．０×１０^－６／Ｋであることが好ましい。
熱膨張係数の差が大きすぎるとハニカム基材と導体部の熱膨張係数差により導体部にクラックと剥離が生じやすくなるので、熱膨張係数の差を上記のような範囲にすることにより、導体部又はハニカム基材にクラックが生じることや、導体部の剥離が生じることをより防止することができる。
上述したように、導体部を構成する材料としてハニカム基材と同様の材料を使用することができるので、その場合は熱膨張係数の差を小さくすることができる。

本発明のハニカム構造体における電極部の形状は、様々な形状とすることができる。
以下に、電極部の形状の具体的な実施形態の例について説明する。
電極部は、給電部を中心として導体部が放射状に伸びた形状であることが好ましい。
図１及び図２に示す電極部２０の形状は、給電部２３を中心にして導体部２１が放射状に伸びた形状である。
このような形状であると、導体部を放射状に伸ばすことによってハニカム構造体の広い範囲における均熱性を確保することができる。また、導体部の間がある程度の広さを持った空白部となるので、ハニカム基材と電極部の熱膨張係数差により電極部に加わる応力をより減少させることができる。

電極部は、長方形の導体部から、空白部の図形を抜いた形状であることも好ましい。
また、電極部の形状が、長方形の導体部から、給電部を中心として放射状に空白部の図形を抜いた形状であることも好ましい。

図３及び図４は、電極部の形状の別の一例を模式的に示す上面図である。
図３に示す電極部１２０は、給電部１２３が中心にあり、長方形の導体部１２１から空白部１２２を抜いた形状となっている。空白部１２２の形状は給電部１２３を中心にして空白部１２２が放射状に伸びた形状となっている。

図４に示す電極部２２０は、図３に示す電極部１２０と類似した形状であり、給電部２２３を中心として放射状に空白部２２２の図形を抜いた形状である。しかしながら、空白部２２２の一部は給電部２２３から放射状に伸びた形状とはなっていない。
具体的には、給電部２２３から放射状に伸びる空白部２２２ａと、導体部２２１内に配置された空白部２２２ｂとからなる。
すなわち、全ての空白部が給電部から放射状に伸びた形状になっていなくてもよい。

電極部が、長方形の導体部から、空白部の図形を抜いた形状である場合に、空白部は給電部から放射状に伸びた形状でなくてもよい。以下にそのような形状の例を説明する。
図５、図６、図７、図８、図９、図１０、図１１、図１２及び図１３は、電極部の形状の別の一例を模式的に示す上面図である。

図５に示す電極部３２０では、給電部３２３が中心にあり、長方形の導体部３２１から空白部３２２を抜いた形状となっている。空白部３２２は略十字形状である、空白部３２２により格子形状が描かれているが、導体部３２１が電気的に接続されるように空白部３２２からなる格子の枠の一部が切れた形状となっている。

図６に示す電極部４２０では、給電部４２３が中心にあり、長方形の導体部４２１から空白部４２２を抜いた形状となっている。空白部４２２は上向き矢印の先端部分の形状の空白部４２２ａと下向き矢印の先端部分の形状の空白部４２２ｂを交互に配置した形状となっている。

図７に示す電極部５２０では、給電部５２３が中心にあり、長方形の導体部５２１から空白部５２２を抜いた形状となっている。空白部５２２は、十字状の空白部５２２ａと４５°回転した十字状（×形状）の空白部５２２ｂとからなり、十字状の空白部５２２ａにより区切られた導体部５２１の中に×形状の空白部５２２ｂを配置した形状となっている。

図８に示す電極部６２０では、給電部６２３が中心にあり、長方形の導体部６２１から空白部６２２を抜いた形状となっている。空白部６２２は、電極部６２０の外から内側に向けて伸びる空白部６２２ａと、導体部６２１内に配置された空白部６２２ｂとからなる。空白部６２２ａと空白部６２２ｂの端部は丸くなっている。

図９に示す電極部７２０では、給電部７２３が中心にあり、長方形の導体部７２１から空白部７２２を抜いた形状となっている。空白部７２２は、電極部７２０の外から内側に向けて伸びる空白部７２２ａと、導体部７２１内に配置されて空白部７２２ａと同方向に伸びる空白部７２２ｂとからなる。空白部７２２ａと空白部７２２ｂの端部は丸くなっていない。また、空白部７２２ａと空白部７２２ｂが縦方向に交互に配置されて、電極部７２０の左側、右側の導体部７２１がそれぞれ一本の通路となっている。

図１０に示す電極部８２０では、給電部８２３が中心にあり、長方形の導体部８２１から空白部８２２を抜いた形状となっている。空白部８２２は、電極部８２０の外周に位置し、円の一部の形状である空白部８２２ａと、導体部８２１内に配置された円形の空白部８２２ｂとからなる。空白部８２２ａ及び空白部８２２ｂは千鳥形状に配置されている。

図１１に示す電極部９２０では、給電部９２３が中心にあり、長方形の導体部９２１から空白部９２２を抜いた形状となっている。
空白部９２２は、いずれも電極部９２０の外から内側に向けて伸びる空白部であり、左右側（長方形の短辺側）から伸びるいずれも長方形状の空白部９２２ａ、空白部９２２ｂと、上下側（長方形の長辺側）から伸びる長方形状の空白部９２２ｃとからなる。
空白部９２２ａと空白部９２２ｂは交互に並んでおり、空白部９２２ａは空白部９２２ｂに比べて太く、長い空白部である。
空白部９２２ｃは電極部９２０の外周の上辺及び下辺から一本ずつ伸びている。

図１２に示す電極部１０２０では、給電部１０２３が中心にあり、長方形の導体部１０２１から空白部１０２２を抜いた形状となっている。
空白部１０２２は、いずれも電極部１０２０の外から内側に向けて伸びる空白部であり、左右側（長方形の短辺側）から伸びる三角形状の空白部１０２２ａと、上下側（長方形の長辺側）から伸びる三角形状の空白部１０２２ｂとからなる。
空白部１０２２ａは電極部１０２０の外周の左辺及び右辺から複数本ずつ伸びている。
空白部１０２２ｂは電極部１０２０の外周の上辺及び下辺から一本ずつ伸びている。

図１３に示す電極部１１２０では、給電部１１２３が中心にあり、長方形の導体部１１２１から空白部１１２２を抜いた形状となっている。
空白部１１２２は、いずれも電極部１１２０の外から内側に向けて伸びる空白部であり、左右側（長方形の短辺側）から伸びる空白部１１２２ａ、空白部１１２２ｂと、上下側（長方形の長辺側）から伸びる空白部１１２２ｃ、空白部１１２２ｄとからなる。
空白部１１２２ｂは電極部１１２０の外周の左辺及び右辺のそれぞれの中央から１本ずつ伸びている。空白部１１２２ａは空白部１１２２ｂの外側を回り込むように電極部１１２０の中央に向かって伸び、給電部１１２３の近傍にまで達している。
空白部１１２２ｄは電極部１１２０の外周の上辺及び下辺のそれぞれの中央から１本ずつ伸びている。空白部１１２２ｃは空白部１１２２ｄの外側を回り込むように電極部１１２０の中央に向かって伸び、給電部１１２３の近傍にまで達している。

また、電極部が長方形の中で迷路状に配置された形状となっていてもよい。
図１４は、電極部の形状の別の一例を模式的に示す上面図である。
図１４に示す電極部１２２０では、導体部１２２１が迷路状に配置されており、導体部１２２１はすべて繋がっていて給電部１２２３に電気的に接続されている。
空白部１２２２は導体部１２２１が配置されていない部分となる。

本発明のハニカム構造体において、電極部は２か所以上に設けられる。複数箇所の電極部の形状は同じであってもよく、異なっていてもよい。
また、電極部１つごとにみて、電極部が導体部と空白部を有しており、電極部の領域である長方形の面積に対して導体部の面積の割合が４０～８０％であればよい。複数箇所の電極部のうちの少なくとも１つにおいて電極部の領域である長方形の面積に対して導体部の面積の割合が４０～８０％であれば本発明のハニカム構造体である。ハニカム構造体が備えるすべての電極部について電極部の領域である長方形の面積に対して導体部の面積の割合が４０～８０％であることが好ましい。

電極部における導体部及び空白部の配置は、給電部を中心にして点対称となっていることが好ましい。また、給電部を通る直線を対象軸とした線対称となっていることが好ましい。
電極部における導体部及び空白部の配置が点対称又は線対称になっていると、導体部を流れる電流の分布が偏らないためハニカム基材の加熱の均質化を図ることができる。

上記ハニカム構造体は、例えば、公知の製造方法でセラミックからなるハニカム基材を作成した後、ハニカム基材の外周壁に電極部となる導体部を設けることにより製造することができる。
導体部は、導体部となる導電性ペーストの印刷や転写により設けることができる。
導電性ペーストを印刷する場合は、上記に説明した所定の形状の導体部と空白部が形成されるようなパターンで導電性ペーストの印刷を行う。転写により導体部を形成する場合はあらかじめ上記に説明した所定の形状の導体部と空白部が形成されるようなパターンを印刷等により転写用のシートに形成しておき、当該パターンをハニカム基材の外周壁に転写する。

なお、ハニカム基材として、図１には外周壁を有する円柱形のハニカム基材を示しているが、四角柱形状のハニカム焼成体を製造した後、複数のハニカム焼成体を、導電性接着層を介して貼り合わせ、複数個のハニカム焼成体からなるハニカム焼成体集合体を作製し、この後、上記ハニカム焼成体集合体の切削加工を行って円柱形状とし、外周に外周壁を形成して円柱形のハニカム基材を製造してもよい。

ハニカム基材には、触媒が担持されていることが好ましいが、ハニカム構造体に貴金属を担持する方法としては、例えば、貴金属粒子が付着したアルミナ等の高比表面積粒子を含む溶液にハニカム基材又は電極部を形成した後のハニカム構造体を浸漬した後、引き上げて加熱する方法等が挙げられる。

（実施例）
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、以下の実施例のみに限定されるものではない。

（実施例１）
［ハニカム基材の製造］

Ｓｉ粉末とホウ酸粉末とシリカ粉末を１６：６：７８の質量割合で混合し、得られた混合粉末（７４．４重量％）に有機バインダ（メチルセルロース）６．７重量％、潤滑剤（日油社製 ユニルーブ）４．５重量％、及び水１４．４重量％を添加して混練し、原料組成物を調製した。

得られた原料組成物を押出成形機を用いて成形し、各セルの断面形状が正方形の円柱状のハニカム成形体を得た。ハニカム成形体を高周波誘電加熱乾燥した後、熱風乾燥機を用いて１２０℃で２時間乾燥し、両端面を所定量切断し、ハニカム乾燥体とした。
そしてハニカム乾燥体を、６００℃で１０時間、脱脂（仮焼）した後、不活性雰囲気下で１３２５℃で３時間焼成することによりハニカム基材を製造した。上記ハニカム基材の電気抵抗率は、１．５Ωｃｍであった。

次に、Ｓｉ粉末とホウ酸粉末とシリカ粉末を質量割合で８０：１０：１０で混合し、バインダとしてメチルセルロース、潤滑剤（日油社製 ユニルーブ）、水、エタノールを添加して、混合し、電極用ペーストを調製した。この電極用ペーストを、図２に示すパターンとなるように、ハニカム基材の外周壁に、焼成後の厚さが０．３５ｍｍになるように印刷した。

次に、ハニカム基材の外周壁に印刷した電極用ペーストを８０℃で乾燥させ、６００℃で１０時間脱脂処理し、不活性雰囲気下で、１３２５℃、３時間焼成処理を行い、更に酸化処理して電極部を有するハニカム構造体を得た。得られたハニカム構造体の端面は直径１３０ｍｍの円形であり、ハニカム構造体の長手方向における長さは６０ｍｍであった。
電極部の領域である長方形は縦（円周方向の辺）１０２ｍｍ、横（長手方向の辺）６０ｍｍであった。導体部の面積は２９３７ｍｍ^２（２９．４ｃｍ^２）であった。
電極部の領域である長方形の面積に対して導体部の面積の割合は４８％であった。
なお、電極部はハニカム基材の外周壁において対向する２カ所に設けた。

電極部の比抵抗は０．０５Ωｃｍであった。また、導体部の熱膨張係数は４．０×１０^－６／Ｋであり、ハニカム基材のセル隔壁の熱膨張係数は１．６×１０^－６／Ｋであった。すなわち、導体部を構成する材料の熱膨張係数と、ハニカム基材を構成する材料の熱膨張係数の差が２．４×１０^－６／Ｋであった。
比抵抗の測定は四端子法（ＪＩＳ Ｃ ２５２５（１９９４））により行い、熱膨張係数の測定は押棒式熱膨張測定法（ＪＩＳ Ｒ １６１８（２００２））により行った。

（実施例２）
電極部の形状を図１１のようにし、電極部の領域である長方形は横（円周方向の辺）１０２ｍｍ、縦（長手方向の辺）６０ｍｍであった。導体部の面積は４０３９ｍｍ^２（導体部の面積割合は６６％）とした以外は実施例１と同様にしてハニカム構造体を得た。

（実施例３）
電極部の形状を図１２のようにし、電極部の領域である長方形は横（円周方向の辺）１０２ｍｍ、縦（長手方向の辺）６０ｍｍであった。導体部の面積は４７７４ｍｍ^２（導体部の面積割合は７８％）とした以外は実施例１と同様にしてハニカム構造体を得た。

（実施例４）
電極部の形状を図１３のようにし、電極部の領域である長方形は横（円周方向の辺）１０２ｍｍ、縦（長手方向の辺）６０ｍｍであった。導体部の面積は４０３９ｍｍ^２（導体部の面積割合は６６％）とした以外は実施例１と同様にしてハニカム構造体を得た。

（比較例１）
実施例１と同様にして、ハニカム基材を製造した後、実施例１と同じ電極部の領域に空白部を設けないようにして電極ペーストを印刷し、電極部を有するハニカム構造体を得た。電極ペーストの印刷のパターンが異なる他は実施例１と同様の工程とした。
電極部の領域である長方形の面積に対して導体部の面積の割合は１００％であった。

（剥離試験）
実施例１～４及び比較例１で製造したハニカム構造体につき、電極部間に２００Ｖの電圧を印加し、通電を行いハニカム基材の温度を６００℃まで２０秒で上昇させ、室温まで冷却する通電テストを繰り返し１０回行った。
その結果、実施例１～４のハニカム構造体では導体部に剥離は生じていないかったが、比較例１のハニカム構造体では導体部に剥離が生じていた。

１ ハニカム構造体
１０ ハニカム基材
１２ セル
１３ セル隔壁
１４ 外周壁
２０、１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０、８２０、９２０、１０２０、１１２０、１２２０ 電極部
２１、１２１、２２１、３２１、４２１、５２１、６２１、７２１、８２１，９２１、１０２１、１１２１、１２２１ 導体部
２２、１２２、２２２、２２２ａ、２２２ｂ、３２２、４２２、４２２ａ、４２２ｂ、５２２、５２２ａ、５２２ｂ、６２２、６２２ａ、６２２ｂ、７２２、７２２ａ、７２２ｂ、８２２、８２２ａ、８２２ｂ、９２２、９２２ａ、９２２ｂ、９２２ｃ、１０２２、１０２２ａ、１０２２ｂ、１１２２、１１２２ａ、１１２２ｂ、１１２２ｃ、１１２２ｄ、１２２２ 空白部
２３、１２３、２２３、３２３、４２３、５２３、６２３、７２３、８２３、９２３、１０２３、１１２３、１２２３ 給電部

Claims (8)

1. 多数のセルを区画形成するセル隔壁と外周壁とを有するハニカム基材と、
   前記外周壁に設けられた電極部と、を備えるハニカム構造体であって、
   前記電極部の１つは、給電部と、前記給電部に接続された連続した導体である導体部と空白部とからなり、前記電極部は、前記導体部がすべて含まれる最小面積の長方形の領域であり、
   前記長方形の面積に対する、前記導体部の面積の割合が４０～８０％であることを特徴とするハニカム構造体。
2. 前記電極部の形状が、長方形の導体部から、空白部の図形を抜いた形状である請求項１に記載のハニカム構造体。
3. 前記電極部の形状が、長方形の導体部から、前記給電部を中心として放射状に空白部の図形を抜いた形状である請求項２に記載のハニカム構造体。
4. 前記電極部の形状が、前記給電部を中心として前記導体部が放射状に伸びた形状である請求項１に記載のハニカム構造体。
5. 前記導体部の面積が、前記電極部１つあたり２４～４８ｃｍ^２である請求項１～４のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
6. 前記導体部の厚さが２５～１０００μｍである請求項１～５のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
7. 前記電極部の比抵抗は１Ωｃｍ以下である請求項１～６のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
8. 前記導体部を構成する材料の熱膨張係数と、前記ハニカム基材を構成する材料の熱膨張係数の差が２．０×１０^－６／Ｋ～１０．０×１０^－６／Ｋである請求項１～７のいずれか１項に記載のハニカム構造体。

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